章节目录
- 静态链接
– 编译和链接
– 目标文件
– 静态链接
– windows COFF - 装载和动态链接
– 可执行文件的装载与进程
– 动态链接
– Linux共享库的组织
– Windows下的动态链接 - 库与运行库
– 内存
– 运行库
– 系统调用与API
– 运行库实现
一、编译和链接
从hello_world.c 到可执行文件（executable file），经历了编译、链接过程。这个过程分为4步：
- 预处理 Prepressing
- 编译 Compilation, Compile
- 汇编 Assembly, Assemble
- 链接 Linking, Link
1.1 预处理
处理“#”开始的预编译命令，例如包含头文件、宏的文本替换、#if 条件预处理、删掉注释，调试器需要的文件、行号信息，也在此时加入。
1.2 编译
预处理之后的文件，进行
- 词法分析
- 语法分析
- 语义分析
- 优化
- 生成汇编代码文件
词法分析
处理关键字、标识符（变量名）等
语法分析
是不是符合语法，例如：分号;，括号{}，运算符（操作数，优先级）
语义分析
分析if,for, while,等逻辑。变量类型的匹配、转换。
优化
好的编译器会对代码进行优化。
例如，删去明显不可能执行的if分支。例如if(char > 1000)，而char 范围在0-255。
例如，a = 2+3; 这样的语句很明显可以优化成a=5;
生成汇编代码文件
高级语言–>汇编语言
1.3 汇编
将汇编文件转变为机器码（指令）。
因为不同的CPU都有自己的指令体系，是由芯片厂家制定的，这就是CPU架构的概念，例如ARM架构。例如同样的MOV R0 R1; 翻译成ARM指令或Thumb指令的二进制值不同。指令，可以理解为集成电路实现的switch语句，一个指令进一个case分支。
所谓集成电路(IC)设计，就是用晶体管组成电路，实现选择、循环、顺序等逻辑。设计时用的是HDL（hardware description language）硬件描述语言，和C语言类似。
1.4 链接
直到汇编完成，都是每个c文件生成单独的二进制文件（.o文件），c文件之间互相调用关系还没有完成。连接器就是把.o文件通过他们的关系链接起来，最终生成.out文件
（.out是Linux的可执行文件（executable file）的格式，Window中是.exe文件）
例如a.c中的main()函数调用了b.c中的add(x,y)函数，那么链接之前，a.c并不知道add函数存不存在，在什么位置，于是把add函数的入口地址空着（默认0）。等链接器找到add函数，再把地址填到这里。
在简单的嵌入式系统中，这个地址就是实际的物理地址。嵌入式系统厂家，一般也不会把RAM地址设为0x0，例如是0x1000，那就需要给链接器提供这些信息。
1.5 总结
这样看来一个好的IDE（Intergrated Develop Environment），应该包括：
- 编辑器
写代码。好的编辑器还能给丰富的提示、语法检查等功能。 - 编译器（广义）
把代码生成可执行文件。包括：预处理器，编译器，链接器。好的编译器，会在编译出错时给出充分的错误信息。 - 调试器
程序运行出问题时debug。一般过程：设断点，控制执行，分析变量值，手动修改变量值，找出bug原因。好的调试器，能提供方便、丰富的调试工具，展示充分的信息。
嵌入式系统因为其特殊性，一般其调试器需要硬件联调，需要有硬件沟通PC和待调试设备，例如JTAG（J-link），SWD等。
在复杂工程中，链接器会需要链接脚本ld文件。或者编写make文件来管理工程。
来源：oschina
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